剪叉式液壓升降臺(tái)的安全設(shè)計(jì)

張子浪 石文波 浙江愛知工程機(jī)械有限公司

剪叉式升降臺(tái)主要包括液壓系統(tǒng)與機(jī)械結(jié)構(gòu)，升降臺(tái)的剪叉機(jī)構(gòu)在液壓缸的驅(qū)動(dòng)下自由地展開與折疊，從而實(shí)現(xiàn)升降平臺(tái)的升降。由于液壓系統(tǒng)既控制升降臺(tái)的運(yùn)行又調(diào)節(jié)升降臺(tái)的速度，因此液壓體系各液壓元件組成的合理性直接影響著升降臺(tái)升降的平穩(wěn)性。目前多數(shù)研究都只停留在理論階段，通過樣機(jī)來檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)的合理性，極少有對(duì)多級(jí)剪叉式升降臺(tái)液壓體系進(jìn)行仿真分析，利用AMESim 平面結(jié)構(gòu)庫進(jìn)行建模的多級(jí)剪叉式液壓升降臺(tái)的仿真分析與優(yōu)化更加缺乏。為了增強(qiáng)剪叉式升降臺(tái)運(yùn)行的平穩(wěn)性，本文運(yùn)用AMESim 仿真軟件對(duì)多級(jí)剪叉式升降臺(tái)液壓體系進(jìn)行仿真分析研究，從而為液壓系統(tǒng)的改進(jìn)提供一定的理論指導(dǎo)。

一、垂直缸剪式升降臺(tái)的結(jié)構(gòu)與工作原理

垂直缸剪式液壓升降臺(tái)由動(dòng)力部分和主機(jī)兩部分組成。動(dòng)力部分主要由液壓站及垂直液壓缸組成，主機(jī)由底座、內(nèi)外剪式鉸架片、滾輪、齒輪、鏈條、連桿和工作臺(tái)等部分組成。垂直缸剪式液壓升降臺(tái)的運(yùn)動(dòng)通過垂直安裝的柱塞油缸的伸縮來實(shí)現(xiàn)。內(nèi)、外鉸架2 和7 的上、下端的滾輪可分別在工作臺(tái)面9 和底座1 的滑道中滾動(dòng)，內(nèi)、外鉸架2 和7 可以繞其中心鉸接點(diǎn)O 轉(zhuǎn)動(dòng)；油缸缸體3 垂直固定安裝在底座1 的中央位置；對(duì)稱布置的兩根連桿4 其下端分別與內(nèi)、外鉸架2 和7 的下端的滾輪軸C 點(diǎn)和B 點(diǎn)鉸接，其上端與垂直油缸的一級(jí)柱塞6 鉸接于E 點(diǎn)。油缸柱塞伸、縮時(shí)，鉸接點(diǎn)E 上、下運(yùn)動(dòng)，通過連桿4 帶動(dòng)鉸接于下端的滾輪C 和D 在底座1 的滑道上相向或相對(duì)滾動(dòng)，從而使內(nèi)、外鉸架2 和7 繞鉸接點(diǎn)O 旋轉(zhuǎn)，同時(shí)上滾輪A 和D 也在工作臺(tái)9 的滑道中滾動(dòng)，內(nèi)、外鉸架的夾角發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)面的上升或下降。圖1 中用雙點(diǎn)劃所表示的為工作臺(tái)面下降到接近最低位置時(shí)的狀態(tài)。可以看出，該垂直缸剪式液壓升降臺(tái)在升降的過程中，內(nèi)、外鉸架的回轉(zhuǎn)點(diǎn)O始終處于工作臺(tái)長度方向的中心位置，上滾輪A 和D 也始終對(duì)稱于中間位置，工作臺(tái)不會(huì)出現(xiàn)象斜置油缸（或水平油缸）剪式液壓升降臺(tái)那樣當(dāng)工作臺(tái)上升到一定高度后可能出現(xiàn)懸臂狀態(tài)而失衡的狀況，因而工作臺(tái)的有效升降高度可以更大。因?yàn)楣ぷ髋_(tái)9 是支撐在4 個(gè)滾輪8 上的，如果沒有附加裝置，工作臺(tái)9 很容易產(chǎn)生水平方向的前后滑移。齒輪10 與鏈輪11 同軸，且固定的一起一同回轉(zhuǎn)，內(nèi)、外鉸架片2 和7 上端的滾子軸A 和D 鉸接在左、右兩根鏈條11 上，通過一對(duì)互相嚙合的齒輪10，兩根鏈條11 只能作相向運(yùn)動(dòng)，即A 和D 點(diǎn)只能作對(duì)稱的相向運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)9 始終對(duì)稱于O 點(diǎn)而不會(huì)產(chǎn)生偏移，即使工作臺(tái)9 上作用有水平推力也不會(huì)產(chǎn)生滑移。

二、剪叉式液壓升降臺(tái)的安全設(shè)計(jì)

（一）改造液壓系統(tǒng)調(diào)試注意事項(xiàng)

為了操作安全，更換液壓元件前將平臺(tái)用木柱穩(wěn)固地支撐好，關(guān)閉電氣控制總閘。安裝完畢后仔細(xì)檢查油管接頭是否擰緊。再開啟電氣開關(guān)。先調(diào)回油節(jié)流閥，從關(guān)閉到最小開度，再緩緩打開。反復(fù)來回小行程升至液壓缸最大行程，多次排氣，待速度平穩(wěn)無爬坡和抖動(dòng)后再拆去輔助支撐。此時(shí)可調(diào)節(jié)下降時(shí)新增的溢流閥，使它能打開下降時(shí)的液控單向閥，稍高一點(diǎn)壓力即可，并保證能穩(wěn)定下降。有二臺(tái)設(shè)備設(shè)定的是6～6.5MPa，根據(jù)每個(gè)系統(tǒng)的工作壓力和選用液控閥規(guī)格不同，開啟壓力有所不同。

（二）液壓系統(tǒng)調(diào)速方式的選擇

剪叉式升降臺(tái)液壓系統(tǒng)的控制執(zhí)行器速度是通過控制輸入執(zhí)行元器件的流量來間接實(shí)現(xiàn)的，并不是直接對(duì)速度進(jìn)行調(diào)控。液壓系統(tǒng)常用到的調(diào)速方式主要有節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速以及容積節(jié)流調(diào)速，由于節(jié)流調(diào)速回路常用在速度高、載荷較大、負(fù)載變動(dòng)較小的場合，因此本文選用節(jié)流調(diào)速更為合適。節(jié)流調(diào)速方式的主要類型包括進(jìn)口節(jié)流調(diào)速、出口節(jié)流調(diào)速、進(jìn)出口節(jié)流調(diào)速，與其他兩種調(diào)速類型相比，進(jìn)出口節(jié)流調(diào)速在能效、平穩(wěn)性、過載、負(fù)向負(fù)載等特性方面有明顯優(yōu)勢。因此，本文選用進(jìn)出口節(jié)流調(diào)速方式來優(yōu)化升降臺(tái)的液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

（三）結(jié)構(gòu)優(yōu)化

由于結(jié)構(gòu)原因產(chǎn)生兩缸不同步，先后對(duì)2 臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)嚴(yán)重變形的升降臺(tái)作了結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)。新鋼結(jié)構(gòu)液壓缸的2 個(gè)鉸點(diǎn)位置一個(gè)在剪叉內(nèi)側(cè)臂架的橫梁上，另一個(gè)在剪叉外側(cè)臂架的橫梁上，由此形成牢固的三角形結(jié)構(gòu)。剪叉鋼結(jié)構(gòu)是三角形2 條固定的邊，液壓缸是連接2 固定邊的一個(gè)活動(dòng)邊，液壓缸2 鉸點(diǎn)之間距離就是活動(dòng)邊的邊長，邊長的長度變化量就是液壓缸行程。當(dāng)活動(dòng)邊長度改變時(shí)，三角形隨之改變，使整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)框架上升或下降。如果由2 個(gè)缸頂升的，每個(gè)缸的中心線平面是一個(gè)三角形，框架上形成2 個(gè)平行的三角形。當(dāng)液壓缸活塞腔通壓力油時(shí)，液壓缸活塞桿將會(huì)同時(shí)伸出，此時(shí)的伸出長度差距不會(huì)很大。即使2 液壓缸所受負(fù)載不同，壓力不一樣，仍然可以調(diào)整到同步。也就是說速度快的缸，速度會(huì)調(diào)整到與速度慢的缸同步。

三、結(jié)語

設(shè)計(jì)出的剪叉式升降臺(tái)具有可移動(dòng)的三層底板，運(yùn)行平穩(wěn)、移動(dòng)方便；剪叉臂、滑移底盤的設(shè)計(jì)滿足結(jié)構(gòu)緊湊、合理布局的要求，并且經(jīng)過校核，滿足可靠性、安全性等要求。整機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)、工作可靠、承載能力高、野外惡劣工作環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，具有一定的工程使用價(jià)值。